Des cellules cérébrales humaines de laboratoire apprennent à jouer à Pong plus vite qu’une IA

Une équipe de chercheurs affiliés à plusieurs institutions australiennes et britanniques a récemment appris à un groupe de cellules cérébrales humaines à jouer au célèbre jeu vidéo Pong.

Mini-cerveaux « gamers »

Imaginé par Nolan Bushnell et sorti en 1972, Pong est un jeu d’arcade en vue de dessus s’inspirant du tennis de table. Dans sa version classique, les deux joueurs s’affrontant doivent déplacer verticalement leur raquette virtuelle afin de garder la balle en jeu. La trajectoire de cette dernière dépend de la partie de la raquette et du cadre sur laquelle elle rebondit et la vitesse de jeu augmente progressivement au cours de la manche.

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Dans le cadre de travaux récemment pré-publiés sur le serveur bioRxiv, les chercheurs ont appris à des « mini-cerveaux » cultivés en laboratoire à jouer au jeu. Ces organoïdes étaient composés de 800 000 à 1 million de cellules cérébrales humaines vivantes, dérivées de cellules souches.

Pour que ces « cerveaux-cyborgs » puissent interagir avec un environnement virtuel, les cellules ont été cultivées sur des réseaux de microélectrodes pouvant à la fois les stimuler et détecter leur activité. Ainsi, le déclenchement des électrodes à gauche ou à droite d’un réseau indiquait à l’amas de cellules où la balle se trouvait par rapport à la raquette virtuelle, et la fréquence des signaux sa proximité.

S’il convient de préciser que la version utilisée pour cette expérience était exclusivement solo (voir schéma ci-dessus), le principe restait le même : la barre contrôlée par les mini-cerveaux ne pouvait se déplacer que de haut en bas et devait être déplacée de façon à couper la trajectoire de la balle.

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Un apprentissage fulgurant

Les cellules cérébrales ont appris à jouer à Pong de la même manière que l’auraient fait des joueurs humains, en multipliant les parties afin de mieux contrôler la raquette virtuelle et d’obtenir des résultats. Dans ce cas, il s’agissait d’un retour sous forme de signaux électriques dans les électrodes.

De façon surprenante, il n’a fallu que cinq minutes (soit 10 à 15 itérations) aux cerveaux-cyborgs pour maîtriser les bases du jeu, contre près de 5 000 allers-retours en moyenne pour une intelligence artificielle. Si les cellules humaines se sont révélées bien plus rapides sur ce point, les auteurs de l’étude notent que le niveau de compétence atteint était toutefois nettement inférieur à celui des humains ou des systèmes d’IA.

Prévoyant prochainement de faire s’affronter deux organoïdes, l’équipe estime que de tels travaux ouvrent la voie à des améliorations substantielles pour les systèmes d’apprentissage automatique ainsi qu’à leur utilisation dans des domaines tels que les essais thérapeutiques ciblant le cerveau.

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